一種智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)，包括上位機、機械手和視覺設(shè)備，上位機通過以太網(wǎng)與機械手連接，用以控制機械手的運動；視覺設(shè)備通過以太網(wǎng)與上位機通信連接，在視覺設(shè)備觸發(fā)成像后，進行圖像處理的同時，通過以太網(wǎng)發(fā)送圖像數(shù)據(jù)到上位機，以完成從圖像中分析得到的物品所在具體位置。本實用新型系統(tǒng)集成度高，模塊化設(shè)計使得智能視覺與機器人可任意品牌組合搭配，內(nèi)部具有豐富的物品模型數(shù)據(jù)庫，可拼裝多種物品，物品模型通過自定義類型可添加到本系統(tǒng)內(nèi)，以符合用戶需求，同時，具備高精度的標定模塊，使得拾取和放置物料非常精準，整體運行速度快。本實用新型系統(tǒng)操作簡單，上電后只需在電腦上使用本系統(tǒng)上位機即可。
【專利說明】
一種智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于機器視覺領(lǐng)域，特別是涉及一種智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著“工業(yè)4.0”的到來及國家“中國制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃，“機器換人”是推動傳統(tǒng)制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的一項重要舉措，各種各樣的“機器換人”技術(shù)必將在這個時代得到廣泛應(yīng)用。多年來，機器人主要在實現(xiàn)重復(fù)式的機械運動的工作現(xiàn)場，如機器人碼垛，機器人焊接等，而機器人視覺的應(yīng)用受到越來越多制造商的關(guān)注，一種智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)正是在這樣的背景下應(yīng)運而生，使“機器換人”應(yīng)用得到豐富。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)方案:現(xiàn)有的機器人視覺應(yīng)用有:
[0004]1.視覺機器人:屬于機器人操控領(lǐng)域，包括視覺支架，攝像頭，切斷臺，切刀以及機器人組成，其中通過信號線控制機器人的操作，有益效果為結(jié)構(gòu)設(shè)計人性化，操作簡單，提高了切斷的準確性，并且還可自行完成碼放工作；
[0005]2.—種帶視覺的四軸機器人系統(tǒng):一種帶視覺的四軸機器人系統(tǒng)，涉及四軸機器人系統(tǒng)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的四軸機器人系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足實際生產(chǎn)的需要的問題。一種帶視覺的四軸機器人系統(tǒng)，它包括四軸機器人本體、四軸控制驅(qū)動系統(tǒng)、若干傳感器和主控系統(tǒng);傳感器包括圖像傳感器;每個圖像傳感器附近設(shè)置有獨立的照明光源;主控系統(tǒng)由圖像識別模塊、圖像定位模塊、圖像測量模塊、圖像數(shù)據(jù)處理模塊、控制模塊組成;主控系統(tǒng)還包括故障檢測和報警模塊。本發(fā)明的一種帶視覺的四軸機器人系統(tǒng)在生產(chǎn)流水線上以取代人工操作;該系統(tǒng)能在各種不同的生產(chǎn)流水線上獨立完成物料的抓取、放置與檢測工作;該系統(tǒng)的四軸機器人本體可根據(jù)用戶的不同需求量身定制，以滿足生產(chǎn)的需要；
[0006]3.視覺識別工業(yè)機器人:主要是應(yīng)用工業(yè)流水線智能化控制領(lǐng)域，特別是在人工作業(yè)效率較低或人工視覺無法達到的環(huán)境，代替人工作業(yè)，以提高工作效率和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。采用嵌入式視覺系統(tǒng)，包括圖像獲取、預(yù)處理、特征提取和匹配等部分。視覺識別工業(yè)機器人的發(fā)明目的是提供一種用于是應(yīng)用工業(yè)流水線智能化控制。其技術(shù)特點是采用目標標定，圖像處理-模塊匹配及輪廓識別。采用灰度圖像控制工業(yè)流水線自動化控制成本，利用小波交換等方法根據(jù)圖像中出現(xiàn)的不同噪音類別進行降噪，對于預(yù)處理后的圖像，擬基于Canny算法進行特征提取獲得我們所需要的特征信息。
[0007]現(xiàn)有的視覺機器人裝配系統(tǒng)大都是相對固定位置進行抓取，拼接物品，物品的初始位姿和中止位姿都是固定的，靈活性較差，裝配精度和速度不高，裝置較復(fù)雜，操作繁瑣，使用國外視覺設(shè)備價格昂貴，且不具備識別多樣化物品的拼裝成型功能，在使用過程中如遇不同結(jié)構(gòu)或物品則需重新編程作業(yè)，人工和時間成本大大增加，通用性極低。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]為了解決上述的技術(shù)問題，本實用新型的目的是用以拾取和放置物料非常精準，整體運行速度快的一種智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)。
[0009]為了實現(xiàn)上述的目的，本實用新型采用了以下的技術(shù)方案:
[0010]提供一種智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)，包括上位機、機械手和視覺設(shè)備，上位機通過100M/1000M以太網(wǎng)與機械手連接，用以控制機械手的運動;視覺設(shè)備通過100M/1000M以太網(wǎng)與上位機通信連接，在視覺設(shè)備觸發(fā)成像后，進行圖像處理的同時，通過100M/1000M以太網(wǎng)發(fā)送圖像數(shù)據(jù)到上位機，以完成從圖像中分析得到的物品所在具體位置。即上位機通過100M/1000M以太網(wǎng)控制視覺設(shè)備圖像讀取與處理，設(shè)置參數(shù)等，在使用前需配置各自的IP為同一網(wǎng)段，如為“192.168.1.X”。
[0011]作為優(yōu)選，所述機械手末端設(shè)置有電可控夾具夾具，視覺設(shè)備安裝在機械手末端的電可控夾具夾具正中間，以更好的成像。
[0012]作為優(yōu)選，所述所述機械手末端設(shè)置有吸盤。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0014]本實用新型系統(tǒng)集成度高，模塊化設(shè)計使得智能視覺與機器人可任意品牌組合搭配，內(nèi)部具有豐富的物品模型數(shù)據(jù)庫，可拼裝多種物品，物品模型通過自定義類型可添加到本系統(tǒng)內(nèi)，以符合用戶需求，同時，具備高精度的標定模塊，使得拾取和放置物料非常精準，整體運行速度快。本實用新型系統(tǒng)操作簡單，上電后只需在電腦上使用本系統(tǒng)上位機即可。
【附圖說明】
[0015]圖1:本實用新型中主系統(tǒng)框圖；
[0016]圖2:本實用新型中視覺設(shè)備的主要工作流程圖；
[0017]圖3:本實用新型中機械手主要工作流程圖；
[0018]圖4:本實用新型中上位機主要設(shè)計流程圖；
[0019]圖5:本實用新型的主要工作流程圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做一個詳細的說明。
[0021]如圖1?5所示，本實施例提供一種智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)的具體實施例，圖1是一種智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)框圖，本系統(tǒng)主要包括已安裝智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)上位機的電腦，具備以太網(wǎng)通信控制的機械手和視覺設(shè)備，電可控夾具，工作臺，拼裝物品，線纜若干等。
[0022]其中，電腦端上位機通過100M/1000M以太網(wǎng)控制機械手的運動和視覺設(shè)備圖像讀取與處理，設(shè)置參數(shù)等，在使用前需配置各自的IP為同一網(wǎng)段，如同為“192.168.1.X”。
[0023]視覺設(shè)備安裝在機械手夾具正中間，以更好的成像。物品在不堆疊的基礎(chǔ)上可任意姿態(tài)平放在工作區(qū)內(nèi)，工作區(qū)的大小以視覺設(shè)備識別區(qū)定義。
[0024]圖2視覺設(shè)備的主要工作流程圖，視覺設(shè)備在本應(yīng)用中主要作用是為機器人運動提供準確的拾取位置信息，圖2為其主要工作流程圖，視覺設(shè)備開啟后，初始化內(nèi)部各工作模塊，獲取曝光率，成像大小，增益等初始設(shè)置，等待上位機通過以太網(wǎng)連接設(shè)備后，加載并運行最近一次的作業(yè)，該作業(yè)上位機隨時可以重新定義和更換。視覺設(shè)備捕捉圖像的時刻可選上位機，機械手及內(nèi)部進行觸發(fā)控制，上位機通過以太網(wǎng)連接控制，機械手通過I/O控制，其內(nèi)部可調(diào)整為連續(xù)的或定時的觸發(fā)模式。設(shè)備觸發(fā)成像后，在進行內(nèi)部圖像處理的同時，通過以太網(wǎng)發(fā)送圖像數(shù)據(jù)到上位機，以完成從圖像中分析得到的物品所在具體位置。
[0025]圖3機械手主要工作流程圖，機械手在本應(yīng)用中是主要的執(zhí)行機構(gòu)，通過控制工具端的夾具或吸盤拾取和放置物品，其軟件主要工作流程如圖3所示，機械手上電后，初始化內(nèi)部各個功能模塊和各關(guān)節(jié)，啟動機械手，機械手運動可通過用戶編程集成到內(nèi)部，也可通過上位機或示教器直接發(fā)送控制命令使其執(zhí)行特定動作。通常完整的一個動作要先關(guān)閉吸盤或打開夾具，運動到物品所在位置，打開吸盤或合上夾具，拾取物品后，運動到目標位置，關(guān)閉吸盤或打開夾具，放置物品，最后運動到原始位置。
[0026]圖4上位機主要流程圖，上位機在本應(yīng)用中行使主控權(quán)，其主要工作流程如圖4所示，打開上位機，加載內(nèi)部模塊后通過電腦以太網(wǎng)口查詢連接到該網(wǎng)絡(luò)的視覺與機械手設(shè)備，選擇并連接到設(shè)備，實時獲取機械手相關(guān)位姿運動狀態(tài)，主動觸發(fā)或被動等待接收來自視覺設(shè)備發(fā)來的當前視角圖像信息，分析圖像，獲取物品位置，計算機械手運動位姿并輸出分析結(jié)果到機械手，等待機械手完成動作后進行下一物品的拾取。本上位機內(nèi)含有自定義的多種物品組合數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫中對一個具體的物品進行分解，為物品各個零部件各自定義，組合出一種最優(yōu)的拼裝順序。該數(shù)據(jù)庫可通過上位機添加物品及部件的數(shù)據(jù)后，自動生成，無需進行額外操作。
[0027]本實用新型一種智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)的主要工作流程如圖5所示。打開機械手與視覺設(shè)備電源，啟動上位機后，點擊上位機中連接設(shè)備圖標后，進行系統(tǒng)標定。系統(tǒng)標定包括視覺設(shè)備內(nèi)外參數(shù)標定，視覺設(shè)備機械手位置關(guān)系標定兩部分。
[0028]首先，利用上位機采集圖像并記錄標定所需的位姿數(shù)據(jù)，將標定板固定到機械手末端，移動機械手到某些點，并觸發(fā)視覺設(shè)備采像及記錄機械手末端位置。
[0029]然后，利用采集的圖像和位姿數(shù)據(jù)計算出視覺設(shè)備的內(nèi)參數(shù)，兩視覺設(shè)備間的相對位置，并同時計算出視覺設(shè)備和機械手機座的相對位置。
[0030]標定完成后，移動機械手到初始位置，在上位機內(nèi)含有多種物品拼裝模型數(shù)據(jù)庫，庫中對每個物品各個部件的信息及拼裝順序，再與視覺設(shè)備獲取圖像進行比較，以匹配相應(yīng)的物料，匹配后，上位機將物料重心發(fā)給機械手，機械手拾取物料，放置物料到數(shù)據(jù)庫模型中對應(yīng)位置，直到最終完成物品拼裝后，等待下一個物品拼裝或關(guān)閉設(shè)備，結(jié)束任務(wù)。
[0031]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)，其特征在于，包括上位機、機械手和視覺設(shè)備，上位機通過100M/1000M以太網(wǎng)與機械手連接，用以控制機械手的運動；視覺設(shè)備通過10M/1000M以太網(wǎng)與上位機通信連接，在視覺設(shè)備觸發(fā)成像后，進行圖像處理的同時，通過100M/1000M以太網(wǎng)發(fā)送圖像數(shù)據(jù)到上位機，以完成從圖像中分析得到的物品所在具體位置;所述機械手末端設(shè)置有電可控夾具夾具，視覺設(shè)備安裝在機械手末端的電可控夾具夾具正中間，以更好的成像。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種智能視覺機器人的拼裝系統(tǒng)，其特征在于，所述機械手末端設(shè)置有吸盤。
【文檔編號】B25J15/08GK205572431SQ201620021608
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年1月8日
【發(fā)明人】郭振民, 卜琰, 徐赤, 李俊延, 姚喜國
【申請人】杭州自動化技術(shù)研究院有限公司